“小数据”引出的大成果(下)
仅多出了0.9%—索迪、汤姆森和阿斯顿与同位素
既然相对原子量是以一个碳-12原子质量的1/12为标准计算的，而原子量是质子数(整数)与中子数之和，那么任何一种元素的原子量都应该是整数，不存在因“测量误差”引出小数的问题。然而，氖的原子量(20.1797)，以及其他全部元素的原子量都不是整数，这是怎么回事呢？
现在我们都知道，原子量都不是整数，是元素有同位素的缘故。那么，同位素是谁发现的？怎么发现的？
索迪
汤姆森
, 百拇医药
阿斯頓
鉴于元素的原子量都不是整数，以及一些化学家做实验时发现占据元素周期表中同一格的“不同元素”的化学性质几乎完全相似、当时用任何方法都不能将它们分离的事实，英国化学家弗雷德里克·索迪在1910年提出了同位素假说：具有相同质子数的同一种元素，可以有不同的中子数，它们应占据元素周期表中同一格，互称同位素。他还于1913年在致《自然》杂志的一封信中，正式提出了这一概念。
然而，虽然物理学家、化学家们不久就从不同的放射性元素(铀和钍等)中得到了铅(Pb)的两种同位素Pb-206和Pb-208，但是它俩是从放射性元素中得到的，是不稳定的。于是，获得稳定同位素的任务，就摆在科学家们的面前。
英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆森于1897年发现了电子。1912年，他改进了测量电子的仪器—采取了磁力作用的原理，制成了一种磁分离器(质谱仪的前身)。当他和被他邀请到卡文迪许实验室工作的阿斯顿等测定氖气时发现，无论怎样提纯氖，在显示屏上得到的都是两条抛物线：一条代表原子量为20的氖(Ne-20)，另一条则代表原子量为22的氖(Ne-22)。这就是人类首先发现的稳定同位素Ne-20和Ne-22—两种无放射性的同位素。而这也是没有忽略“小数据”的成果—氖的原子量为20.1797，比Ne-20的原子量20仅多出0.1797，即大约多出0.9%。(0.1797/20≈0.9%)
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这下能回答开头的问题了：元素的原子量是其各种同位素的原子量的加权平均值，所以全部元素的原子量都不是整数。
同位素的发现，具有重大的科学意义。
第一，解开了“原子量颠倒困惑”。1869年2月，俄国化学家门捷列夫发表了元素周期律并创建了元素周期表。之后40多年，虽然无数实验与事实都能证明其正确性，但科学家们却一直不能解答周期表中3对元素的原子量颠倒的困惑：第18号元素氩(Ar，原子量39.9)和第19号元素钾(K，原子量39.1)、第27号元素钴(Co，原子量58.9)和第28号元素镍(Ni，原子量58.7)、第52号元素碲(Te，原子量127.6)和第53号元素碘(I，原子量126.9)。同位素的发现，能圆满地解答这个困惑。
光线经过大质量的天体边缘时要弯曲
, 百拇医药
第二，揭示了元素周期律的本质：元素的主要特性是由原子序数(即核电荷数)，而不是由原子量决定。这是英国物理学家、化学家莫斯莱在1914年用实验证明的。揭示这一本质，显然要依靠同位素的发现。揭示了这一本质，不但不会削弱略有瑕疵的元素周期律的光辉，而且以更深入、更高级的表达，让元素周期律的光辉更加璀璨夺目—在科技并不发达的19世纪中叶，门捷列夫就能从令人眼花缭乱的物质、五花八门的元素中找出它们的规律，预测其性质，实在让人惊叹!
从0.83″到1.75″—小数据助力爱因斯坦预言光弯曲
0.83″或1.75″是很小的。然而，爱因斯坦却没有无视这两个小数据，从而引出大成果：光线经过大质量的天体(例如太阳)边缘时要弯曲；大质量的天体会像放大镜一样扭曲来自它身后遥远星球的光线，有可能形成“引力透镜效应”。
1911年6月，爱因斯坦在德国的《物理年鉴》上发表了《关于引力对光传播的影响》。在该论文中，他根据等效原理预言，光线经过太阳边缘要偏转0.83″。4年后的1915年，他又在《普鲁士学院会议报告》上发表了另一篇有关广义相对论的论文，用完整的广义相对论修正为1.75″。
, 百拇医药
接下来的故事科学界所共知。1919年，英国派出了两个远征队，去观测当年5月29日发生的日全食。一队由英国皇家学会派出，英国天文学家爱丁顿率领，到西非几内亚湾普林西比岛观测。另一队由英国天文学会派出，克鲁梅林带队，到巴西索布腊尔镇观测。两队各自的观测结果，在同年11月6日同时公布：光线经过位于金牛座的太阳附近时，偏转角分别为1.61″±0.30″和1.98″±0.12″—与爱因斯坦的预言非常接近，这一验证在全世界引起极大的轰动。
还有更精密的验证。1922年9月21日，美国利克天文台台长威廉·华莱士·坎贝尔和美国天文学家罗伯特·朱利叶斯·特鲁普勒，通过对当天日全食的观测，得到的偏转角为1.72″—更接近1.75″。
, http://www.100md.com(陈仁政)
既然相对原子量是以一个碳-12原子质量的1/12为标准计算的，而原子量是质子数(整数)与中子数之和，那么任何一种元素的原子量都应该是整数，不存在因“测量误差”引出小数的问题。然而，氖的原子量(20.1797)，以及其他全部元素的原子量都不是整数，这是怎么回事呢？
现在我们都知道，原子量都不是整数，是元素有同位素的缘故。那么，同位素是谁发现的？怎么发现的？
索迪
汤姆森
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阿斯頓
鉴于元素的原子量都不是整数，以及一些化学家做实验时发现占据元素周期表中同一格的“不同元素”的化学性质几乎完全相似、当时用任何方法都不能将它们分离的事实，英国化学家弗雷德里克·索迪在1910年提出了同位素假说：具有相同质子数的同一种元素，可以有不同的中子数，它们应占据元素周期表中同一格，互称同位素。他还于1913年在致《自然》杂志的一封信中，正式提出了这一概念。
然而，虽然物理学家、化学家们不久就从不同的放射性元素(铀和钍等)中得到了铅(Pb)的两种同位素Pb-206和Pb-208，但是它俩是从放射性元素中得到的，是不稳定的。于是，获得稳定同位素的任务，就摆在科学家们的面前。
英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆森于1897年发现了电子。1912年，他改进了测量电子的仪器—采取了磁力作用的原理，制成了一种磁分离器(质谱仪的前身)。当他和被他邀请到卡文迪许实验室工作的阿斯顿等测定氖气时发现，无论怎样提纯氖，在显示屏上得到的都是两条抛物线：一条代表原子量为20的氖(Ne-20)，另一条则代表原子量为22的氖(Ne-22)。这就是人类首先发现的稳定同位素Ne-20和Ne-22—两种无放射性的同位素。而这也是没有忽略“小数据”的成果—氖的原子量为20.1797，比Ne-20的原子量20仅多出0.1797，即大约多出0.9%。(0.1797/20≈0.9%)
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这下能回答开头的问题了：元素的原子量是其各种同位素的原子量的加权平均值，所以全部元素的原子量都不是整数。
同位素的发现，具有重大的科学意义。
第一，解开了“原子量颠倒困惑”。1869年2月，俄国化学家门捷列夫发表了元素周期律并创建了元素周期表。之后40多年，虽然无数实验与事实都能证明其正确性，但科学家们却一直不能解答周期表中3对元素的原子量颠倒的困惑：第18号元素氩(Ar，原子量39.9)和第19号元素钾(K，原子量39.1)、第27号元素钴(Co，原子量58.9)和第28号元素镍(Ni，原子量58.7)、第52号元素碲(Te，原子量127.6)和第53号元素碘(I，原子量126.9)。同位素的发现，能圆满地解答这个困惑。
光线经过大质量的天体边缘时要弯曲
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第二，揭示了元素周期律的本质：元素的主要特性是由原子序数(即核电荷数)，而不是由原子量决定。这是英国物理学家、化学家莫斯莱在1914年用实验证明的。揭示这一本质，显然要依靠同位素的发现。揭示了这一本质，不但不会削弱略有瑕疵的元素周期律的光辉，而且以更深入、更高级的表达，让元素周期律的光辉更加璀璨夺目—在科技并不发达的19世纪中叶，门捷列夫就能从令人眼花缭乱的物质、五花八门的元素中找出它们的规律，预测其性质，实在让人惊叹!
从0.83″到1.75″—小数据助力爱因斯坦预言光弯曲
0.83″或1.75″是很小的。然而，爱因斯坦却没有无视这两个小数据，从而引出大成果：光线经过大质量的天体(例如太阳)边缘时要弯曲；大质量的天体会像放大镜一样扭曲来自它身后遥远星球的光线，有可能形成“引力透镜效应”。
1911年6月，爱因斯坦在德国的《物理年鉴》上发表了《关于引力对光传播的影响》。在该论文中，他根据等效原理预言，光线经过太阳边缘要偏转0.83″。4年后的1915年，他又在《普鲁士学院会议报告》上发表了另一篇有关广义相对论的论文，用完整的广义相对论修正为1.75″。
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接下来的故事科学界所共知。1919年，英国派出了两个远征队，去观测当年5月29日发生的日全食。一队由英国皇家学会派出，英国天文学家爱丁顿率领，到西非几内亚湾普林西比岛观测。另一队由英国天文学会派出，克鲁梅林带队，到巴西索布腊尔镇观测。两队各自的观测结果，在同年11月6日同时公布：光线经过位于金牛座的太阳附近时，偏转角分别为1.61″±0.30″和1.98″±0.12″—与爱因斯坦的预言非常接近，这一验证在全世界引起极大的轰动。
还有更精密的验证。1922年9月21日，美国利克天文台台长威廉·华莱士·坎贝尔和美国天文学家罗伯特·朱利叶斯·特鲁普勒，通过对当天日全食的观测，得到的偏转角为1.72″—更接近1.75″。
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